JP7429553B2

JP7429553B2 - 生体情報取得用衣服

Info

Publication number: JP7429553B2
Application number: JP2020012406A
Authority: JP
Inventors: 遼松雪; 剛房横山
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2020-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2040-01-29
Also published as: JP2021115377A

Description

本発明は、生体情報取得用衣服に関する。

近年、生体からの生体信号（例えば、電気信号）を検出するための電極等を備えた衣服が提案されている。例えば、特許文献１には、衣服生地の裏面側に電極が配置された生体信号取得用衣服が記載されている。

特開２０１９－５８３４６号公報

特許文献１に記載の生体信号取得用衣服は、生体信号の検出には優れているものの、さらに着用時の快適さが求められている。具体的には、衣服生地の裏面側に絶縁性シートが設けられており、絶縁性シートと肌が接触する部分に汗だまりが発生して不快感をもたらすため、着用時の不快感を軽減するという要望がある。

そこで、本発明は、着用時の不快感を軽減した生体情報取得用衣服を提供することを目的とする。

本発明の生体情報取得用衣服は、
開口部が設けられた衣服生地と、
前記衣服生地の表面側に配置され、着用者の生体情報を取得する生体電極と、
を備え、
前記生体電極は、前記衣服生地の裏面側において前記開口部から露出し、前記着用者の身体に接する接触部を含み、
前期接触部の少なくとも一部は、前記衣服生地の裏面側から身体側に突出している。

本発明によると、不快感を軽減した生体情報取得用衣服を提供することができる。

実施の形態１に係る生体電極を装着した生体情報取得用衣服の正面図である。図１の生体情報取得用衣服の裏面図である。図１の生体情報取得用衣服の生体電極の周辺を拡大した図である。図１の生体情報取得用衣服に設けられた電極のＡ－Ａ方向から見た断面図である。図４の電極の構成を示す分解断面図である。

第１の態様に係る生体情報取得用衣服は、
開口部が設けられた衣服生地と、
前記衣服を構成する衣服生地の表面側に配置され、着用者の生体情報を取得する生体電極と、
を備え、
前記生体電極は、前記衣服生地の裏面側において前記開口部から露出し、前記着用者の身体に接する接触部を含み、
前期接触部の少なくとも一部は、前記衣服生地の裏面側から身体側に突出している。

この構成によると、着用したときの不快感を低減することができる。また、生体電極が皮膚に密着しやすいため、生体情報の検出率を高めることができる。

第２の態様に係る生体情報取得用衣服は、
前記生体電極の前記接触部における前記身体側と反対の面に、クッション材が配置されていてもよい。

この構成によると、着用者が激しい体動を行った場合にも、生体電極と皮膚とが離間しにくく、さらに生体情報の検出率を高めることができる。

第３の態様に係る生体情報取得用衣服は、
前記生体電極は、前記衣服生地の表面側において被覆シートに覆われていてもよい。

この構成によると、生体電極と、ノイズ源となる他の衣服や物品等との接触を防止でき、ノイズを低減することができる。

第４の態様に係る生体情報取得用衣服は、
前記被覆シートは、圧着シートであってもよい。

この構成によると、衣服生地に生体電極を確実に固定でき、生体電極の変形を防止することができるため、ノイズを低減することができる。

第５の態様に係る生体情報取得用衣服は、
前記被覆シートは、絶縁性を有していてもよい。

この構成によると、被覆シートにより絶縁されるため、ノイズを低減することができる。

第６の態様に係る生体情報取得用衣服は、
さらに、
前記衣服生地の表面側に配置され、前記生体情報を受信可能な受信装置を前記衣服に接続可能なコネクタと、
前記生体電極と前記コネクタとを導通する生体情報伝送部と、
を備えてもよい。

この構成によると、生体電極により取得した生体情報を受信装置に送信することができる。

第７の態様に係る生体情報取得用衣服は、
前記コネクタは、前記衣服生地の表面側において、少なくとも一部が前記生体情報伝送部に覆われていてもよい。

この構成によると、コネクタが剥がれることを防止することができる。

第８の態様に係る生体情報取得用衣服は、
前記生体情報伝送部は、前記被覆シートに覆われ、
さらに、
前記生体情報伝送部と前記被覆シートとにより挟まれ、前記コネクタに重なるように配置された押さえ部材、
を備えてもよい。

この構成によると、さらにコネクタの剥がれを防止するとともに、コネクタと生体情報伝送部との接続を強化することができる。

以下、実施の形態に係る生体情報取得用衣服について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る生体電極３を装着した生体情報取得用衣服１の表面側の正面図である。図２は、図１の生体情報取得用衣服１の身体側の正面図である。図３は、図１の生体情報取得用衣服１の生体電極３の周辺を拡大した図である。図４は、図１の生体情報取得用衣服１に設けられた電極１３のＡ－Ａ方向から見た断面図である。図５は、図４の電極１３の構成を示す分解断面図である。

［全体構成］
実施の形態１に係る生体情報取得用衣服１は、図１および図２に示すように、２つの開口部２１ａが設けられた衣服である。生体情報取得用衣服１は、衣服を構成する衣服生地２１の表面側に配置される電極１３（３、４）を備える。開口部２１ａから身体側に露出した生体電極３が着用者の身体（肌）に接することにより、着用者の生体情報を取得する。以下の説明において、生体情報取得用衣服１を単に衣服１と称することもある。なお、衣服１の身体側とは、着用したときに着用者の身体に接する面（裏面）をいい、衣服１の表面側とは、着用したときに外側となる面（表面）をいう。

衣服１は、後述するコネクタ５（図３参照）に受信装置６を取り外し可能に接続することができる。生体情報は、生体電極３により取得され、コネクタ５を介して受信装置６で受信され、受信装置６から外部の機器に送信することができる。

以下に、生体情報取得用衣服１の構成要素について説明する。

＜電極＞
電極１３は、衣服１を着用した着用者の生体情報を取得する生体電極３と、生体電極３とコネクタ５とを導通する生体情報伝送部４とを含む。本実施の形態では、生体電極３と生体情報伝送部４とが一体的に形成されているが、生体電極３と生体情報伝送部４とは、別部材で構成されていてもよい。

電極１３は、衣服１を構成する衣服生地２１の表面側に配置される。衣服生地２１には開口部２１ａが設けられており、生体電極３は、衣服生地の身体側において、開口部２１ａから露出している。

本実施の形態では、衣服生地２１の表面側において、２つの電極１３（生体電極３）がそれぞれ開口部２１ａを覆うように配置されている。このように電極１３を配置することで、衣服生地２１の身体側において、生体電極３がそれぞれ開口部２１ａから露出する。

電極１３と衣服生地２１とは、図４に示すように、例えば、接着層２２ａにより接着することができる。接着層２２ａとしては、例えば、ホットメルト接着剤等を用いることができる。

＜生体電極＞
生体電極３は、衣服生地２１の身体側において開口部２１ａから露出し、着用者の身体に接する接触部３ａを含む。接触部３ａが着用者の身体に接することで、着用者の生体情報を取得する。生体電極３は、衣服生地２１の表面側に配置されているため、生体電極３の接触部３ａ以外の部分が着用者の身体に接するのを防止してノイズを低減することができる。また、身体に直接接するのが接触部３ａと衣服生地２１とであるため、吸水性の低い被覆シート等による汗だまりの発生、不快感等を低減することができる。

また、図４に示すように、生体電極３の接触部３ａは、衣服生地２１の裏面側から身体側に突出するよう配置されていてもよい。身体側からの突出は１ｍｍ～１０ｍｍ程度であるとよい。接触部３ａが身体側に突出することにより、生体電極３の身体への密着性が増し、激しい体動等による生体電極と身体との離間を防止することができる。また、動作の大きいスポーツまたは作業等を行う場合においても、より正確なデータの取得を行うことができる。接触部３ａは、少なくとも一部が身体側に突出していればよい。

本実施の形態では、生体電極３の接触部３ａは、身体側に凸状の立体形状を有する。凸状の立体形状としては、複数の平面からなる多面体形状、または、球面または湾曲面等からなる曲面形状が挙げられる。または、多面体形状と曲面形状との複合形状であってもよい。さらに、一方向に凸状の形状に限定されず、一部に凹状の形状が含まれていてもよい。このような形状にすると、生体電極３が身体側に付勢されて、さらに生体電極３と身体とが離間しにくくなる。

生体電極３は、弾性を有していてもよい。生体電極３が弾性を有することにより、着用者の違和感を低減し、立体形状がゆがんだ場合にも弾性的に回復できる。

また、生体電極３の厚みは、０．０１ｍｍ～５ｍｍ程度であるとよい。

本実施の形態では、身体の中心線の両側に一対の生体電極３が配置されている。図１および図２に示すように、例えば、みぞおちの両側を覆う領域に左右対称に一対の生体電極３が配置されているが、生体電極３の数および配置位置はこれらに限定されず、生体電極３が１つ以上配置されていればよい。生体電極３を配置する位置は、取得しようとする生体情報、または対象とする生体組織等に応じて適宜決定することができる。

生体電極３の配置位置は、例えば、胸部、背部、または腹部等が挙げられる。取得する生体情報は、例えば、脈波、脈拍、呼吸、温度、湿度、体動（例えば、加速度）等が挙げられる。本実施の形態のように、みぞおちの両側の領域に左右対称に配置される場合、心拍数等を検出することもできる。

生体電極３は、取得する生体情報に対応して適宜構成されてもよい。また、生体電極３の数に応じて、生体情報伝送部４、およびコネクタ５の数を調整してもよい。

生体電極３の素材は、生体信号を取得できるものであればよく、特に限定されない。例えば、導電性繊維で構成することができる。導電性繊維としては、例えば、繊維に導電性金属めっきを施した導電性金属めっき繊維、または繊維に導電性高分子を含浸したもの等を用いることができる。導電性繊維としては、例えば、銀、アルミニウム、金、銅等が挙げられ、導電性の観点から銀を使用するのが好ましい。繊維としては、特に限定されないが、耐久性の観点から、ポリエステル繊維またはナイロン繊維等を用いることができる。また、導電性繊維を不織布、織物、および編物等の繊維集合体にして生体電極３として使用してもよい。生体電極３を構成する繊維集合体は、特に限定されないが、例えば、単位面積当たりの重さ（目付）が１００ｇ／ｍ^２～５００ｇ／ｍ^２であるとよい。また、生体電極３として、導電性高分子で構成されたフィルムやシート等を用いてもよい。

＜生体情報伝送部＞
衣服生地２１の表面側に、生体情報伝送部４が配置されることが好ましい。生体情報伝送部４を身体側に配置した場合は、身体との接触をカバーするための被覆シートが必要となり、汗だまり等の不快感の原因となるからである。本発明では生体電極３が表面側に配置されているため、生体情報伝送部４も表面側に配置することが容易である。

生体情報伝送部４は、生体電極３と導通し、生体電極３が取得した生体信号を伝送する。生体情報伝送部４は、生体電極３が取得した生体信号を伝送できればよく、その素材は特に限定されない。例えば、生体電極３と同様に、導電性繊維で構成することができる。本実施の形態では、生体電極３と生体情報伝送部４とは、一体的な電極１３を構成している。すなわち、生体電極３の一部が延長されて、生体情報伝送部４が形成されている。具体的には、生体電極３から延長された周辺部および突出部が、生体情報伝送部４を構成している。

なお、生体電極３と生体情報伝送部４は、一体ではなく、別々に構成されていてもよい。生体電極３と生体情報伝送部４とが別々に構成されている場合、導電性繊維糸で縫うことで生体電極３と生体情報伝送部４とを接合させてもよい。または、生体電極３と生体情報伝送部４とを導電性接着剤で接着させてもよい。

＜コネクタ＞
衣服生地２１の表面側にコネクタ５が配置されてもよい。コネクタ５として、例えば、導電性金属からなるスナップボタン、またはマグネットホック等を用いることができる。コネクタ５には、後述する生体情報を受信可能な受信装置６を接続可能である。コネクタ５は、生体情報伝送部４により、生体電極３と導通される。

コネクタ５は、図３に示すように、衣服生地２１の表面側において、少なくとも一部が生体情報伝送部４に覆われていてもよい。図４に示すように、導電性金属であるコネクタ５と衣服生地２１とは、接着層２２ａにより接着されている。コネクタ５を生体情報伝送部４により覆うことにより、衣服生地２１とコネクタ５との剥離を防止することができる。

＜被覆シート＞
生体電極３は、衣服生地２１の表面側において、被覆シート２０に覆われていてもよい。本実施の形態において、生体電極３と生体情報伝送部４とは一体的に形成されて電極１３を構成されており、電極１３（生体電極３および生体情報伝送部４）が被覆シート２０で覆われていることが好ましい。電極１３が被覆シート２０で覆われていることにより、生体情報以外のノイズを低減することができる。

被覆シート２０としては、例えば、圧着シートを用いることができる。または、被覆シート２０として、絶縁性を有するシートを用いてもよい。絶縁性を有するシートとして、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリウレタンシート等を用いることができる。

被覆シート２０に透湿性の低い素材を用いることもできる。これにより、生体電極３付近の乾燥を防ぐことができる。生体電極と皮膚との間が適度に加湿されていると導電性が高まり、生体情報の検出率が高くなる。被覆シート２０全体に透湿性の低い素材を用いてもよいし、被覆シート２０の一部、例えば接触部３ａ領域のみに透湿性の低い素材を用いてもよい。接触部３ａ領域のみを透湿性の低い素材とし、それ以外の部分を透湿性のある素材とすることで、蒸れによる不快感を低減することができる。これにより着心地と検出率を両立することができる。

＜押さえ部材＞
コネクタ５に重なるように、押さえ部材２３が配置されていてもよい。具体的には、図４に示すように、生体情報伝送部４と被覆シート２０とにより挟まれ、コネクタ５に重なるように、押さえ部材２３が配置される。コネクタ５を押さえ部材２３により押さえることで、衣服生地２１からのコネクタ５の剥離を防止することができる。

＜クッション材＞
図３に示すように、生体電極３の接触部３ａにおける身体側と反対の面に、クッション材１０が配置されてもよい。すなわち、電極１３（生体電極３）と被覆シート２０との間に、クッション材１０が配置されていてもよい。クッション材１０は、立体形状を有していてもよい。クッション材１０は、生体電極３を突出させ、かつ柔軟性を付与することができる。このようにクッション材１０が配置されていると、生体電極３が着用者の動きに追従しやすくなり、生体電極３と身体との密着性を高めることができる。

クッション材１０と生体電極３とは、図４に示すように、例えば、接着層２２ｂにより接着することができる。接着層２２ｂとしては、例えば、ホットメルト接着剤等を用いることができる。

クッション材１０は、クッション性を有する素材で形成されていれば、その素材は特に限定されない。例えば、樹脂発泡体、または繊維集合体等のクッション材を用いることができる。樹脂発泡体としては、例えば、ポリウレタンフォーム等を用いることができる。クッション材１０は、着用感の観点から、繊維集合体で構成されていてもよい。繊維集合体としては特に限定されず、編物、織物、および不織布のいずれであってもよい。柔軟性の観点から、繊維集合体は、編物、特にダブルラッセルを用いてもよい。また、耐久性の観点から、繊維集合体は、例えば、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維で構成されていてもよい。

クッション材１０は、例えば、生体電極３に柔軟性を付与しやすいという観点から、厚みが０．１ｍｍ～１０ｍｍの範囲であってもよい。さらに、０．５ｍｍ～５ｍｍの範囲であってもよい。クッション材また、単位面積当たりの重さ（目付）が１０ｇ／ｍ^２～５００ｇ／ｍ^２であってもよい。さらに、５０ｇ／ｍ^２～４００ｇ／ｍ^２であってもよい。

クッション材１０の大きさは、生体電極３の大きさに合わせて適宜調整することができる。クッション材１０の縦長さおよび横長さは、例えば、それぞれ生体電極３の接触部３ａの縦長さおよび横長さの０．５倍～１．０倍であるとよい。すなわち、クッション材１０の縦長さおよび横長さは、衣服生地２１に設けられた開口部２１ａの縦長さおよび横長さの０．５倍～１．０倍であるとよい。

＜受信装置＞
受信装置６は、衣服生地２１の表面側に配置され、コネクタ５を介して生体情報を受信することができる。受信装置６は、例えば、無線等によって生体情報を外部機器等に送信する小型の携帯端末装置であってもよい。受信装置６は、取り外し可能にコネクタ５に接続される。これにより、衣服１の洗濯時に取り外すことができる。

＜衣服生地＞
衣服生地２１には、図１および図２に示すように、２つの開口部２１ａが設けられている。開口部２１ａの、身体の中心線に平行な長さは、１０ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下であってもよい。また、身体の中心線に垂直な長さは、３０ｍｍ以上かつ１５０ｍｍ以下であってもよい。衣服生地２１にこのような大きさの開口部２１ａを設けることにより、生体電極３の接触部３ａが身体に接するために要する面積を確保することができる。

また、本実施の形態では、開口部２１ａが矩形状に形成されているが、開口部２１ａの形状はこれに限らず、多角形、円形、楕円形等の任意の形状に形成することができる。

生体情報取得用衣服１を構成する衣服生地２１は、編物であってもよく、または、織物であってもよい。生体電極３を身体に密着させやすいという観点から、衣服生地２１は、伸縮性生地であってもよい。例えば、衣服生地２１は、横方向および／または縦方向の伸び率が、５０％以上４００％以下であってもよい。さらに、１００％以上３００％以下であってもよい。

本明細書において、伸び率は、ＪＩＳＬ１０９６８．１６．１（Ｂ法）に基づいて、１５Ｎの荷重下で測定したものである。このような伸縮性生地は、弾性繊維（糸）と非弾性繊維（糸）とで構成することができる。弾性繊維としては、例えば、ポリウレタン弾性繊維、ポリエーテル・エステル弾性繊維、ポリアミド弾性繊維、またはポリオレフィン弾性繊維等が挙げられ、伸縮性の観点から、ポリウレタン弾性繊維を用いることが好ましい。非弾性繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、またはポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系合成繊維、またはナイロン等のポリアミド系合成繊維等を使用することができる。

図５に示すように、衣服生地２１の表面側に、生体電極３および生体情報伝送部４を含む平板状の電極１３と、コネクタ５と、クッション材１０と、押さえ部材２３と、被覆シート２０と、が重ねて配置されている。これらを身体側に凸状の金型を用いてプレス加工することにより、生体情報取得用衣服１を製造することができる。

または、単体でプレス加工することにより、予め立体形状を有する生体電極３を用いることもできる。

［効果］
本実施の形態の生体情報取得用衣服１によると、衣服生地２１の裏面側において開口部２１ａから生体電極３が露出するため、着用者の身体に接触するのは衣服生地２１および生体電極３の接触部３ａである。このため、吸水性の低い被覆シート２０等は身体に接触せず、汗だまりの発生または不快感を低減することができる。

また、生体電極３の接触部３ａの少なくとも一部が、衣服生地２１の裏面側から身体側に突出している。突出していることにより、生体電極３が身体側に付勢されて、生体電極３と身体とが離間しにくくなる。さらに、生体電極３の身体側と反対の面にクッション材１０を配置することで、生体電極３と身体との密着性を向上させることができる。

また、生体電極３は、衣服生地２１の表面側において被覆シート２０に覆われていてもよい。生体電極３を被覆シートで被うことにより、ノイズを低減することができる。また、被覆シート２０が圧着シートであると、生体情報取得用衣服１の製造が容易になる。さらに、被覆シート２０が絶縁性を有する場合、さらにノイズを低減する効果が期待できる。

また、衣服１が、衣服生地２１の表面側に配置され、生体情報を受信可能な受信装置６を接続可能なコネクタ５と、生体電極３と、を導通する生体情報伝送部４を備えることにより、生体情報を例えば外部の機器に送信することができる。

また、コネクタ５は衣服生地２１の表面側において、少なくとも一部が生体情報伝送部４に覆われていることにより、衣服生地２１からコネクタ５が剥離するのを防止することができる。さらに、生体情報伝送部４と被覆シート２０とより挟まれた押さえ部材２３を有することにより、衣服生地２１とコネクタ５との接着をより強固にすることができる。

なお、本発明においては、前述した様々な実施の形態および／または実施例のうちの任意の実施の形態および／または実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態および／または実施例が有する効果を奏することができる。

本発明に係る生体情報取得用衣服によれば、衣服生地の身体側において、開口部から露出した生体電極が身体と接触するため、吸水性の低い被覆シート等が身体に接触することによる汗だまりの発生や不快感を防止することができる。このため、本発明に係る生体情報取得用衣服は、発汗しやすいスポーツまたは作業等の際に着用する生体情報取得用衣服として有用である。

１生体情報取得用衣服
３生体電極
３ａ接触部
４生体情報伝送部
５コネクタ
６受信装置
１０クッション材
２０被覆シート
２１衣服生地
２１ａ開口部

Claims

開口部が設けられた衣服生地と、
前記衣服生地の表面側に配置されて前記衣服生地の表面側において被覆シートに覆われ、着用者の生体情報を取得する生体電極と、
前記衣服生地の表面側に接着され、前記生体情報を受信可能な受信装置を接続可能なコネクタと、
前記被覆シートに覆われ、前記コネクタの少なくとも一部に重なるよう前記衣服生地の表面側に配置され、前記生体電極と前記コネクタとを導通する生体情報伝送部と、
前記コネクタと前記生体情報伝送部との重なる方向において前記生体情報伝送部と前記被覆シートとにより挟まれ、前記コネクタに重なるように配置された押さえ部材と、
を備え、
前記生体電極は、前記衣服生地の裏面側において前記開口部から露出し、前記着用者の身体に接する接触部を含み、
前記接触部の少なくとも一部は、前記衣服生地の裏面側から身体側に突出している、
生体情報取得用衣服。
前記生体電極の前記接触部における前記身体側と反対の面に、クッション材が配置されている、
請求項１に記載の生体情報取得用衣服。
前記被覆シートは、圧着シートである、
請求項１または２に記載の生体情報取得用衣服。
前記被覆シートは、絶縁性を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の生体情報取得用衣服。
前記コネクタは、前記衣服生地の表面側において、少なくとも一部が前記生体情報伝送部に覆われている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の生体情報取得用衣服。